Halbleiter-Strukturgrößen TSMC peilt Fertigung im 2-nm-Prozess für 2024 an

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In diesem Jahr läuft bei TSMC die Serienfertigung im hauseigenen 3-nm-Prozess an, binnen zwei bis drei Jahren soll nun mit 2nm die nächstkleinere Stufe folgen. Das kündigte TSMC-CEO C.C. Wei bei der Vorstellung der jüngsten Quartalszahlen des Unternehmens an.

Während die 3nm-Volumenproduktion noch in diesem Jahr anläuft, richtet TSMC seine Aufmerksamkeit auf die 2-nm-Generation: Bereits 2024 sollen erste Chips in der nächstkleineren Stufe des Chipfertigungsprozesses beim taiwanesischen Auftragsfertiger vom Band laufen, sagte C.C. Wei, CEO von TSMC, bei der Vorstellung der aktuellen Quartalsergebnisse. Der Bedarf an den hochmodernen Chips wird dabei insbesondere von Anwendungen in Supercomputern, Rechenzentren und KI-Anwendungen angetrieben.

Der N3 genannte, hauseigene 3-nm-Prozess verkleinert die Transistoren verglichen mit dem 5-nm-Prozess N5 laut TSMC um bis zu 70 Prozent. Wahlweise steigt die Geschwindigkeit entsprechender Chips bei gleicher Leistungsaufnahme um 15 Prozent oder die Leistungsaufnahme sinkt bei gleicher Geschwindigkeit um 30 Prozent. Ein Jahr nach dem ersten 3-nm-Prozess N3 folgt die abgewandelte Version N3E, die die Effizienz weiter erhöhen, die Designregeln etwas lockern und die Ausbeute funktionstüchtiger Chips verbessern dürfte. Die Risikoproduktion mit 2-nm-Strukturen plant TSMC derweil für 2024, woraufhin 2025 die Serienproduktion im N2-Prozess folgen soll.

Beim N2-Prozess soll dann auch eine komplett neue Transistoren-Generation zum Einsatz kommen: Der Nachfolger Gate All Around (GAA) umgibt die Gate-Elektrode den leitenden Kanal des Feldeffekttransistors (FET) allseitig, was eine größere Transisoren-Dichte ohne Bleed-Effekte erreichen soll. Zu den relativen Vorteilen in Sachen Transistordichte, Geschwindigkeit und Effizienz hat sich TSMC allerdings derzeit noch nicht geäußert. Intel peilt für 2025 derweil die Fertigung im 18-Ångström-Prozess an; laut Intel-CEO Pat Gelsinger läge das Unternehmen hierfür bereits 6 Monate vor dem angepeilten Zeitplan.

Der meiste Umsatz kommt mit 7-nm-Chips und kleiner

TSMC besitzt die derzeit modernsten Fertigungstechnologien zur Massenproduktion von Halbleitern. Tatsächlich machen diese nach Unternehmensangaben bereits den größten Teil des Umsatzes des weltgrößten Auftragsfertigers von Chops aus: Etwa die Hälfte des Umsatzes im ersten Quartal 2022, was 17,6 Mrd. US-$ betrug, stammte aus der Fertigung von Chips in Strukturgrößen von 7nm und 5nm. Dabei machte die Fertigung in 7-nm-Prozessen 30%, die Fertigung in 5-nm-Prozessen 20% des Wafer-Umsatzes aus. Damit hat TSMC die eigenen Erwartungen nochmal übertroffen.

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Auch wenn Hochleistungsplattformen die größten Treiber des Geschäfts sind, konnten alle sechs Produktbereiche laut TSMC im ersten Quartal zulegen. Die Smartphone-Produktion stieg im Vergleich zum Vorquartal um 1 Prozent und machte 40 Prozent des Umsatzes im ersten Quartal aus. HPC stieg um 26 Prozent auf einen Anteil von 41 Prozent. IoT stieg um 5 Prozent auf einen Anteil von 8 Prozent. Der Bereich Automotive stieg um 26 Prozent auf 5 Prozent und der Bereich Digital Consumer um 8 Prozent auf 3 Prozent.

„Wir gehen davon aus, dass unsere HPC-Plattform im Jahr 2022 die am stärksten wachsende Plattform von TSMC sein und den größten Beitrag zu unserem Wachstum leisten wird, angetrieben durch den strukturellen Megatrend, der den steigenden Bedarf an höherer Rechenleistung und energieeffizientem Computing vorantreibt“, sagte Wei.

Das Kapitalbudget für 2022 bleibt konstant bei 40 bis 44 Milliarden US-$. Allerdings geht das Unternehmen weiter davon aus, dass die Kapazitäten während des gesamten Jahres 2022 knapp bleiben werden.

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